本发明属于变速技术领域，尤其涉及一种基于凸轮换挡的三挡变速车轮。
背景技术：
目前小型电动汽车驱动技术是直接使用电动机配上减速器驱动车轮，通过调节驱动电机的电流调节电机转速和扭矩进而改变车速。因为电动汽车启动初始所需要的扭矩很大，这就要求电动机具有很高的功率。即使提高电机功率，目前的电机技术还会出现电动汽车启动速度慢的情况，为了实现电动汽车启动快，就需要在电动汽车上增加变速箱，增加变速箱在一定程度上会大大增加制造成本，那么在不增加变速箱的情况下如何合理解决这个问题是非常具有意义的。
本发明设计一种基于凸轮换挡的三挡变速车轮解决如上问题。
技术实现要素：
为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于凸轮换挡的三挡变速车轮，它是采用以下技术方案来实现的。
一种基于凸轮换挡的三挡变速车轮，其特征在于：它包括轮毂、主轴固定盘、副轴传动盘、凸轮电机固定结构、轮胎、轮毂支撑、主轴、滑槽主支架、凸轮电机、凸轮转轴、凸轮、复位弹簧、滑槽副支架、滑槽、第一传动齿轮、副轴圆段、第三驱动齿轮、第二驱动齿轮、第一驱动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮、主轴轴套、副轴非圆段、滑动件、凸轮受力板、驱动齿轮轴环套、驱动齿轮轴环、驱动齿轮卡孔，其中轮胎安装在轮毂外缘面上，轮毂安装在轮毂支撑上，且轮毂支撑位于轮毂内一侧，轮毂支撑安装在主轴一端，主轴安装在主轴轴套上，主轴轴套安装在主轴固定盘上；第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮依次等距安装在主轴上，且第三传动齿轮靠近主轴固定盘；凸轮转轴安装在凸轮电机上，凸轮电机安装在凸轮电机固定结构上，三个凸轮依次等距安装在凸轮转轴上；滑槽主支架安装在凸轮电机固定结构上，六根滑槽副支架依次等距安装在滑槽主支架上，每根滑槽副支架一端上安装有滑槽，滑槽为u型槽，且相邻两个滑槽槽口相对，形成三组相对滑槽；副轴非圆段安装在副轴圆段一端，副轴圆段安装在副轴传动盘上。
上述第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第三驱动齿轮依次等距套在副轴非圆段上，且第三驱动齿轮靠近副轴传动盘；第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第三驱动齿轮的安装方式完全相同，对于第三驱动齿轮的安装：第三驱动齿轮中心开有驱动齿轮卡孔，驱动齿轮卡孔横截面由直线和半椭圆线组成；驱动齿轮轴环安装在第三驱动齿轮两侧，且驱动齿轮轴环轴线与第三驱动齿轮轴线共线，第三驱动齿轮每一侧的驱动齿轮轴环均安装有驱动齿轮轴环套，每一侧的驱动齿轮轴环套均安装有滑动件，两侧的两个滑动件安装在一组相对的滑槽中；安装在一组相对的滑槽中的两个滑动件共同固定安装在一个凸轮受力板下侧，凸轮受力板通过两个复位弹簧与两个滑槽副支架连接；第三驱动齿轮通过驱动齿轮卡孔套在副轴非圆段上。
本发明中车轮的轴包括副轴和主轴，副轴为动力输入轴，主轴为车轮旋转轴，副轴通过带动驱动齿轮将动力传动到传动齿轮上，传动齿轮带动主轴转动，进而驱动车轮运动。三个驱动齿轮与三个传动齿轮形成三组不同的传动比，三个凸轮机构能够选择驱动齿轮与传动齿轮的传动比，实现车轮的三挡变速功能。一个凸轮受力板、两个滑动件、两个驱动齿轮轴环套，两个驱动齿轮轴环、一个驱动齿轮依次连接接触组成一个运动组合，因为滑动件与滑槽的滑动作用，该运动组合可以单自由度滑动，通过凸轮控制滑动运动。驱动齿轮中心的卡孔横截面由直线和半椭圆线组成，那么卡孔内表面由平面和截面为半椭圆线的曲面组成；副轴非圆段为半圆截面，那么副轴的非圆段表面由平面和半圆柱面组成；当卡孔内的平面与副轴半圆段的平面接触后，副轴将会带动驱动齿轮旋转，反之不会带动。本发明中的主轴固定盘需要固定在电动汽车车身上，车身的重量通过主轴传递到车轮上；电动机的动力需要通过副轴传动盘传动到副轴上。
上述三个凸轮分别与三个凸轮受力板接触，第一驱动齿轮与第一传动齿轮啮合，第二驱动齿轮与第二传动齿轮啮合，第三驱动齿轮与第三传动齿轮啮合。
作为本技术的进一步改进，上述三个凸轮安装的空间角互成120度。这样的设计能够使工作的凸轮在当前的凸轮下，等时地切换到其他任意一个凸轮上。也就是说，三个档位能够在任意时刻等时地随意切换。
作为本技术的进一步改进，它还包括刹车盘，刹车盘安装在主轴上，且位于主轴轴套外侧。刹车盘固定在主轴轴套上，对旋转的主轴进行摩擦制动。
作为本技术的进一步改进，上述第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮半径大小依次减小，第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第三驱动齿轮半径大小依次增大。
作为本技术的进一步改进，它还包括复位弹簧固定块，复位弹簧一端通过复位弹簧固定块与凸轮受力板连接，另一端通过复位弹簧固定块与滑槽副支架连接。
相对于传统的变速技术，本发明中凸轮安装在凸轮转轴上，通过凸轮电机带动转动；凸轮受力板随滑动件在滑槽中滑动而起伏运动，凸轮的转动能够调节凸轮受力板的起伏运动，进而调节安装在凸轮受力板上的驱动齿轮卡孔与副轴非圆段的传动啮合与否，当驱动齿轮与副轴啮合同时也会与传动齿轮啮合，实现齿轮的传动；本发明中三个凸轮旋转过程中，调节三个驱动齿轮同一时间有且仅有一个驱动齿轮与动力输入的副轴啮合，同时带动传动齿轮传动，实现了三个档位的传动比的变化，最后通过传动齿轮带动主轴转动实现车轮的运动；单是车轮就能实现自己变速，具有较好的实用效果。
附图说明
图1是变速车轮整体结构分布内侧示意图。
图2是变速车轮整体结构分布外侧示意图。
图3是车轮轮廓内侧示意图。
图4是车轮轮廓外侧示意图。
图5是变速车轮变速结构分布示意图1。
图6是变速车轮变速结构分布示意图2。
图7是变速车轮变速结构侧视图。
图8是凸轮安装示意图。
图9是凸轮安装角示意图。
图10是副轴安装示意图。
图11是副轴侧视图。
图12是滑槽安装示意图。
图13是驱动齿轮安装示意图。
图14是滑动件、驱动齿轮轴环安装示意图。
图15是滑动件、驱动齿轮轴环安装侧视图。
图16是驱动齿轮卡孔结构示意图。
图17是凸轮受力板安装示意图。
图18是驱动齿轮运动示意图。
图中标号名称：1、轮毂，2、主轴固定盘，3、副轴传动盘，4、凸轮电机固定结构，5、轮胎，6、轮毂支撑，7、刹车盘，8、主轴，9、滑槽主支架，10、凸轮电机，11、凸轮转轴，12、凸轮，13、复位弹簧，14、滑槽副支架，15、滑槽，16、第一传动齿轮，17、副轴圆段，18、第三驱动齿轮，19、第二驱动齿轮，20、第一驱动齿轮，21、第二传动齿轮，22、第三传动齿轮，23、主轴轴套，24、副轴非圆段，25、滑动件，26、凸轮受力板，27、驱动齿轮轴环套，28、驱动齿轮轴环，29、驱动齿轮卡孔，30、复位弹簧固定块。
具体实施方式
如图1、2、5、6、7所示，它包括轮毂、主轴固定盘、副轴传动盘、凸轮电机固定结构、轮胎、轮毂支撑、主轴、滑槽主支架、凸轮电机、凸轮转轴、凸轮、复位弹簧、滑槽副支架、滑槽、第一传动齿轮、副轴圆段、第三驱动齿轮、第二驱动齿轮、第一驱动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮、主轴轴套、副轴非圆段、滑动件、凸轮受力板、驱动齿轮轴环套、驱动齿轮轴环、驱动齿轮卡孔，其中如图3、4所示，轮胎安装在轮毂外缘面上，轮毂安装在轮毂支撑上，且轮毂支撑位于轮毂内一侧，如图2所示，轮毂支撑安装在主轴一端，如图5、7所示，主轴安装在主轴轴套上，主轴轴套安装在主轴固定盘上；如图5所示，第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮依次等距安装在主轴上，且第三传动齿轮靠近主轴固定盘；如图8所示，凸轮转轴安装在凸轮电机上，凸轮电机安装在凸轮电机固定结构上，三个凸轮依次等距安装在凸轮转轴上；如图12所示，滑槽主支架安装在凸轮电机固定结构上，六根滑槽副支架依次等距安装在滑槽主支架上，每根滑槽副支架一端上安装有滑槽，滑槽为u型槽，且相邻两个滑槽槽口相对，形成三组相对滑槽；如图11、10所示，副轴非圆段安装在副轴圆段一端，副轴圆段安装在副轴传动盘上。
如图6所示，上述第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第三驱动齿轮依次等距套在副轴非圆段上，且第三驱动齿轮靠近副轴传动盘；第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第三驱动齿轮的安装方式完全相同，如图13所示；对于第三驱动齿轮的安装：如图16所示，第三驱动齿轮中心开有驱动齿轮卡孔，驱动齿轮卡孔横截面由直线和半椭圆线组成；如图14、15、17所示，驱动齿轮轴环安装在第三驱动齿轮两侧，且驱动齿轮轴环轴线与第三驱动齿轮轴线共线，第三驱动齿轮每一侧的驱动齿轮轴环均安装有驱动齿轮轴环套，每一侧的驱动齿轮轴环套均安装有滑动件，两侧的两个滑动件安装在一组相对的滑槽中；安装在一组相对的滑槽中的两个滑动件共同固定安装在一个凸轮受力板下侧，凸轮受力板通过两个复位弹簧与两个滑槽副支架连接；如图6所示，第三驱动齿轮通过驱动齿轮卡孔套在副轴非圆段上。
本发明中如图1所示，车轮的轴包括副轴和主轴，副轴为动力输入轴，主轴为车轮旋转轴，副轴通过带动驱动齿轮将动力传动到传动齿轮上，传动齿轮带动主轴转动，进而驱动车轮运动。如图7所示，三个驱动齿轮与三个传动齿轮形成三组不同的传动比，三个凸轮机构能够选择驱动齿轮与传动齿轮的传动比，实现车轮的三挡变速功能。如图14所示，一个凸轮受力板、两个滑动件、两个驱动齿轮轴环套，两个驱动齿轮轴环、一个驱动齿轮依次连接接触组成一个运动组合，因为滑动件与滑槽的滑动作用，该运动组合可以单自由度滑动，通过凸轮控制滑动运动。如图18所示，驱动齿轮中心的卡孔横截面由直线和半椭圆线组成，那么卡孔内表面由平面和截面为半椭圆线的曲面组成；副轴非圆段为半圆截面，那么副轴的非圆段表面由平面和半圆柱面组成；如图18中的b所示，当卡孔内的平面与副轴半圆段的平面接触后，副轴将会带动驱动齿轮旋转；如图a所示，反之不会带动。本发明中的主轴固定盘需要固定在电动汽车车身上，车身的重量通过主轴传递到车轮上；电动机的动力需要通过副轴传动盘传动到副轴上。
上述三个凸轮分别与三个凸轮受力板接触，第一驱动齿轮与第一传动齿轮啮合，第二驱动齿轮与第二传动齿轮啮合，第三驱动齿轮与第三传动齿轮啮合。
如图9所示，上述三个凸轮安装的空间角互成120度。这样的设计能够使工作的凸轮在当前的凸轮下，等时地切换到其他任意一个凸轮上。也就是说，三个档位能够在任意时刻等时地随意切换。
如图1、7所示，它还包括刹车盘，刹车盘安装在主轴上，且位于主轴轴套外侧。刹车盘固定在主轴轴套上，对旋转的主轴进行摩擦制动。
上述第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮半径大小依次减小，第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第三驱动齿轮半径大小依次增大。
如图18所示，它还包括复位弹簧固定块，复位弹簧一端通过复位弹簧固定块与凸轮受力板连接，另一端通过复位弹簧固定块与滑槽副支架连接。
综上所述，本发明中凸轮安装在凸轮转轴上，通过凸轮电机带动转动；凸轮受力板随滑动件在滑槽中滑动而起伏运动，凸轮的转动能够调节凸轮受力板的起伏运动，进而调节安装在凸轮受力板上的驱动齿轮卡孔与副轴非圆段的传动啮合与否，当驱动齿轮与副轴啮合同时也会与传动齿轮啮合，实现齿轮的传动；本发明中三个凸轮旋转过程中，调节三个驱动齿轮同一时间有且仅有一个驱动齿轮与动力输入的副轴啮合，同时带动传动齿轮传动，实现了三个档位的传动比的变化，最后通过传动齿轮带动主轴转动实现车轮的运动；单是车轮就能实现自己变速，具有较好的实用效果。